CN208698522U - 一种无人机供电系统及混合动力汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无人机供电系统及混合动力汽车，涉及无人机供电技术领域。无人机供电系统应用于混合动力汽车，无人机供电系统包括发动机、电机、逆变器和高压电池包，发动机、电机、逆变器以及高压电池包依次电连接，逆变器和高压电池包通过线缆与一飞行器均电连接；电机用于在发动机运转时通过逆变器向高压电池包和/或飞行器提供电能，还用于在发动机启动时为发动机提供动能；高压电池包用于根据自身的工作状态确定是否向飞行器提供电能。本实用新型提供的无人机供电系统和混合动力汽车提高了飞行器的续航能力、载荷能力和升空高度。

Description

一种无人机供电系统及混合动力汽车

技术领域

本实用新型涉及无人机供电技术领域，具体而言，涉及一种无人机供电系统及混合动力汽车。

背景技术

随着我国汽车行业的发展，汽车不仅作为各行各业交通工具，同时在一些特殊应用场合，它还可以作为一个搭载平台，为不同行业的人们提供操作空间、电力系统保障等,尤其是以节能减排为主的混合动力汽车，其丰富的搭载设备提供了更多选项。无人机是目前被广泛使用的一种飞行设备，其主要用于航拍、资源探测、救灾、军事、社会治安等领域。在一些特殊场合可能要求其具有长续航时间能力，如何解决其电力来源问题就成为了一个棘手的问题。

目前无人机的电力来源主要采用以下几种方式来解决，一是采用能量密度更大的三元锂电池或增加电池包的容量；二是通过使用汽油发电机为无人机提供电能；三是在无人机的机翼或机身布置太阳能电池板。上述中第一种方案可以在一定程度上增加无人机的续航能力，但是增加电池包容量或采用密度更大的电池会增加无人机的重量，且能量更高的电池也受到电池自身能量密度的限制而无法做到更高，所以续航能力提升不明显。第二种方案虽然能较高的提升无人机续航能力，但是需要专门购置发电机并且需要专用电源转换设备来支持改制，且只能使用在固定场所，成本较高。第三种方案的续航时间可以很长，无需外接提供能源，但使用受到限制，且太阳能电池转化效率低，需要较大机身面积布置太阳能电池。

因此，如何解决无人机的电力来源，提高无人机的续航能力，一直以来都是本领域技术人员关注的重点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无人机供电系统及混合动力汽车，以解决上述问题。

本实用新型实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供一种无人机供电系统，应用于混合动力汽车，包括发动机、电机、逆变器和高压电池包，所述发动机、所述电机、所述逆变器以及所述高压电池包依次电连接，所述逆变器和所述高压电池包通过线缆与一飞行器均电连接；所述电机用于在所述发动机运转时通过所述逆变器向所述高压电池包和/或所述飞行器提供电能，还用于在所述发动机启动时为所述发动机提供动能；所述高压电池包用于根据自身的工作状态确定是否向所述飞行器提供电能。

进一步地，所述高压电池包包括电池电芯和电池管理系统，所述电池电芯与所述电池管理系统、所述逆变器以及所述飞行器均电连接；所述逆变器用于将电机提供的交流电转变成直流电并传输至所述电池电芯；所述电池管理系统用于根据所述电池电芯的剩余电量控制所述电池电芯是否向所述飞行器提供电能。

进一步地，在所述剩余电量低于一预设值时，所述电池管理系统控制所述电池电芯停止向所述飞行器提供电能。

进一步地，所述无人机供电系统还包括充电机系统，所述充电机系统与所述高压电池包电连接，用于将电网的电能传输至所述高压电池包。

进一步地，所述无人机供电系统还包括第一直流变压器，所述第一直流变压器与所述逆变器和所述高压电池包均电连接，用于为所述混合动力汽车提供所需电压。

进一步地，所述无人机供电系统还包括低压电池包，所述低压电池包与所述逆变器、所述高压电池包均电连接，用于为所述逆变器、所述高压电池提供工作电压。

进一步地，所述飞行器包括第二直流变压器，所述第二直流变压器通过线缆与所述逆变器、所述高压电池包均电连接，用于将所述电机或所述高压电池包提供的电能转变成所述飞行器工作所需电压。

第二方面，本实用新型实施例提供一种混合动力汽车，包括第一方面所述的无人机供电系统，无人机供电系统包括发动机、电机、逆变器和高压电池包，所述发动机、所述电机、所述逆变器以及所述高压电池包依次电连接，所述逆变器和所述高压电池包通过线缆与一飞行器均电连接；所述电机用于在所述发动机运转时通过所述逆变器向所述高压电池包和/或所述飞行器提供电能，还用于在所述发动机启动时为所述发动机提供动能；所述高压电池包用于根据自身的工作状态确定是否向所述飞行器提供电能。

进一步地，所述混合动力汽车还包括电动机，所述电动机与所述逆变器、所述高压电池包均电连接，用于驱动所述混合动力汽车移动。

进一步地，所述混合动力汽车上还设有飞行器收纳舱，所述混合动力汽车还包括收纳舱控制器，所述收纳舱控制器与所述低压电池包电连接，所述收纳舱控制器用于控制所述飞行器收纳舱的开闭。

相对现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供的一种无人机供电系统及混合动力汽车，通过电机和/或高压电池包向飞行器提供电能，提高了飞行器的续航能力。由于无人机供电系统应用在混合动力汽车上，还扩展了飞行器的使用范围。并且电机和高压电池向飞行器提供的电压为未经过降压处理的高压电(例如，330V)，故流经线缆的电流很小，从而有效的降低了线缆的重量，提高了飞行器有效载荷能力和升空高度。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型实施例所提供的无人机供电系统示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的混合动力汽车的结构框图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的混合动力模式的供电示意图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的纯发动机发电模式的供电示意图；

图5示出了本实用新型实施例所提供的纯电动驱动模式的供电示意图；

图6示出了本实用新型实施例所提供的能量回馈模式的供电示意图；

图7示出了本实用新型实施例所提供的市电充电模式的供电示意图。

图标：1-混合动力汽车；10-无人机供电系统；11-发动机；12-电机； 13-逆变器；14-高压电池包；141-电池电芯；142-电池管理系统；15-充电机系统；16-第一直流变压器；17-低压电池包；20-飞行器；21-第二直流变压器；30-电动机；40-收纳舱控制器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，为本实用新型实施例所提供的无人机供电系统10示意图，该无人机供电系统10可应用在混合动力汽车1上，以混合动力汽车 1为平台，通过整合混合动力汽车1电气系统与结构，为无人机续航提供搭载平台。

无人机供电系统10包括发动机11、电机12、逆变器13和高压电池包14，所述发动机11、所述电机12、所述逆变器13以及所述高压电池包14依次电连接，所述逆变器13和所述高压电池包14通过线缆与一飞行器20均电连接。

所述电机12用于在所述发动机11运转时通过所述逆变器13向所述高压电池包14和/或所述飞行器20提供电能，还用于在所述发动机11启动时为所述发动机11提供动能；所述高压电池包14用于根据自身的工作状态确定是否向所述飞行器20提供电能。

在本实施例中，无人机供电系统10采用串联式混合动力方式，发动机11不参与混合动力汽车1的动力驱动，只负责为电机12提供发电动力，使得发动机11可以一直保持在其高效区内运行，进而提升无人机供电系统10效率。其中，发动机11可采用活塞式内燃机。

在本实施例中，逆变器13可采用集成式逆变器13，用于在发动机11 运转时，将电机12产生的交流电转变成直流电，并将该直流电传输至高压电池包14和/或飞行器20，其中，该直流电可以为330V高压电。还用于在发动机11启动时将高压电池包14传输的直流电转变成交流电，并传输至电机12为电机12提供工作电压以使得电机12向发动机11提供动能。

在本实施例中，电机12为启动/发电一体机，在发动机11启动阶段，电机12通过逆变器13得到工作电压，进入电动模式，向发动机11提供动力进而带动发动机11进行活塞运动，从而启动发动机11。在发动机11 运转时，电机12进入发电模式，向逆变器13输送交流电，逆变器13将交流电转变为直流电并向高压电池包14和/或所述飞行器20提供电能。

在本实施例中，高压电池包14包括电池电芯141和电池管理系统142，所述电池电芯141与所述电池管理系统142、所述逆变器13以及所述飞行器20均电连接。所述逆变器13用于将电机12提供的交流电转变成直流电并传输至所述电池电芯141；所述电池管理系统142用于根据所述电池电芯141的剩余电量控制所述电池电芯141是否向所述飞行器20提供电能。

在本实施例中，在所述剩余电量低于一预设值时，所述电池管理系统 142控制所述电池电芯141停止向所述飞行器20提供电能。

在本实施例中，高压电池包14还包括热管理系统和高压电器附件，热管理系统和高压电器附件均与电池管理系统142电连接，热管理系统用于采集电池电芯141的温度信息，电池管理系统142根据电池电芯141的电压信息、电流信息和温度信息计算电池电芯141的剩余电量。

进一步地，在本实施例中，无人机供电系统10还包括充电机12系统，所述充电机12系统与所述高压电池包14电连接，用于将电网的电能传输至所述高压电池包14。

进一步地，在本实施例中，无人机供电系统10还包括第一直流变压器16，所述第一直流变压器16与所述逆变器13和所述高压电池包14均电连接，用于为所述混合动力汽车1提供所需电压。其中，第一直流变压器16将高压电池包14提供的直流电进行降压处理，得到混合动力汽车1 所需的中压电，该中压电一般为24V至28V。且为了保证无人机供电系统 10安全，可采用隔离的直流转换方案。

进一步地，在本实施例中，无人机供电系统10还包括低压电池包17，所述低压电池包17与所述逆变器13、所述高压电池包14、充电机12系统、第一直流变压器16均电连接，用于为所述逆变器13、所述高压电池、充电机12系统以及第一直流变压器16提供工作电压。其中，低压电池包 17为车载12V副电池，在充电机12系统为高压电池包14进行充电时，也会为低压电池包17进行充电，且电机12进入发电模式，也会通过变压器向低压电池包17进行充电。

进一步地，在本实施例中，飞行器20包括第二直流变压器21，所述第二直流变压器21通过线缆与所述逆变器13、所述高压电池包14均电连接，用于将所述电机12或所述高压电池包14提供的电能转变成所述飞行器20工作所需电压。

在本实施例中，飞行器20还包括任务负载，任务负载与第二直流变压器21电连接，第二直流变压器21为任务负载提供工作所需电压。任务负载包括摄像机、喊话设备、照明设备，摄像机、喊话设备以及照明设备均与第二直流变压器21电连接，第二直流变压器21用于为摄像机、喊话设备以及照明设备提供工作电压。

如图2所示，本实用新型实施例所提供的混合动力汽车1的结构框图，该混合动力汽车1包括上述实施例所述的无人机供电系统10。

进一步地，在本实施例中，混合动力汽车1还包括电动机30，所述电动机30与所述逆变器13、所述高压电池包14均电连接，用于驱动所述混合动力汽车1移动。

进一步地，在本实施例中，混合动力汽车1上还设有飞行器20收纳舱，所述混合动力汽车1还包括收纳舱控制器40，所述收纳舱控制器40 与所述低压电池包17电连接，所述收纳舱控制器40用于控制所述飞行器 20收纳舱的开闭。

进一步地，在本实施例中，混合动力汽车1还包括整车控制器，整车控制器与电池管理系统142电连接，整车控制器用于将整车用电需求信息发送至电池管理系统142，电池管理系统142根据电池电芯141的剩余电量和整车用电需求信息控制高压电器附件动作，保证混合动力汽车1供电和飞行器20供电的冗余安全。

在本实施例中，无人机供电系统10具有多种供电模式，请参照图3，为混合动力模式，无人机供电系统10的供电来源为电机12和高压电池包 14，若飞行器20和混合动力汽车1的需求电能大于电机12所提供的电能，则由电机12和高压电池包14并联向动力总线提供电能；若飞行器20和混合动力汽车1的需求电能小于电机12所提供的电能，电机12多余的电能则传输至高压电池包14，对高压电池包14进行充电。

请参照图4，为纯发动机11发电模式，无人机供电系统10的供电来源为电机12，此时高压电池包14因故障而无法参与系统工作，若整车控制器检测到高压电池包14在飞行器20工作之前产生故障，为了保证飞行器20用电冗余安全，将禁止飞行器20工作；若整车控制器检测到高压电池包14在飞行器20工作之后产生故障，为了保证飞行器20用电冗余安全，将会控制飞行器20停止工作。

请参照图5，为纯电动驱动模式，无人机供电系统10的供电来源为高压电池包14，此时发动机11因故障或缺少燃料而无法参与系统工作，若整车控制器检测到发动机11在飞行器20工作之前产生故障，为了保证飞行器20用电冗余安全，将禁止飞行器20工作；若整车控制器检测到发动机11在飞行器20工作之后产生故障，为了保证飞行器20用电冗余安全，在高压电池包14的剩余电量低于预设值之前将会控制飞行器20停止工作。

请参照图6，为能量回馈模式，无人机供电系统10的供电来源为电机12和电动机30，在混合动力汽车1自由滑行或驾驶员踩下刹车时，混合动力汽车1和飞行器20由电机12和电动机30提供电能。

请参照图7，为市电充电模式，无人机供电系统10的供电来源为充电机12系统，在发动机11缺乏燃料或故障且高压电池包14的剩余电量低于预设值时，无人机供电系统10通过充电机12系统补充电能，由于充电机12系统补充的功率不大且与充电桩连接，无法同时满足充电功率与负载输出功率，且混合动力汽车1不能进行位置移动，因此混合动力汽车 1和飞行器20均将禁止工作。

综上所述，本实施例提供的无人机供电系统及混合动力汽车，通过电机和/或高压电池包向飞行器提供电能，提高了飞行器的续航能力。由于无人机供电系统应用在混合动力汽车上，能发挥车载系统的机动灵活、可移动作业的优势，扩展了飞行器的使用范围。并且电机和高压电池向飞行器提供的电压为未经过降压处理的高压电(例如，330V)，故流经线缆的电流很小，从而有效的降低了线缆的重量，提高了飞行器有效载荷能力和升空高度。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机供电系统，应用于混合动力汽车，其特征在于，包括发动机、电机、逆变器和高压电池包，所述发动机、所述电机、所述逆变器以及所述高压电池包依次电连接，所述逆变器和所述高压电池包通过线缆与一飞行器均电连接；

所述电机用于在所述发动机运转时通过所述逆变器向所述高压电池包和/或所述飞行器提供电能，还用于在所述发动机启动时为所述发动机提供动能；

所述高压电池包用于根据自身的工作状态确定是否向所述飞行器提供电能。

2.如权利要求1所述的无人机供电系统，其特征在于，所述高压电池包包括电池电芯和电池管理系统，所述电池电芯与所述电池管理系统、所述逆变器以及所述飞行器均电连接；

所述逆变器用于将电机提供的交流电转变成直流电并传输至所述电池电芯；

所述电池管理系统用于根据所述电池电芯的剩余电量控制所述电池电芯是否向所述飞行器提供电能。

3.如权利要求2所述的无人机供电系统，其特征在于，在所述剩余电量低于一预设值时，所述电池管理系统控制所述电池电芯停止向所述飞行器提供电能。

4.如权利要求1所述的无人机供电系统，其特征在于，所述无人机供电系统还包括充电机系统，所述充电机系统与所述高压电池包电连接，用于将电网的电能传输至所述高压电池包。

5.如权利要求1所述的无人机供电系统，其特征在于，所述无人机供电系统还包括第一直流变压器，所述第一直流变压器与所述逆变器和所述高压电池包均电连接，用于为所述混合动力汽车提供所需电压。

6.如权利要求1所述的无人机供电系统，其特征在于，所述无人机供电系统还包括低压电池包，所述低压电池包与所述逆变器、所述高压电池包均电连接，用于为所述逆变器、所述高压电池提供工作电压。

7.如权利要求1所述的无人机供电系统，其特征在于，所述飞行器包括第二直流变压器，所述第二直流变压器通过线缆与所述逆变器、所述高压电池包均电连接，用于将所述电机或所述高压电池包提供的电能转变成所述飞行器工作所需电压。

8.一种混合动力汽车，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的无人机供电系统。

9.如权利要求8所述的混合动力汽车，其特征在于，所述混合动力汽车还包括电动机，所述电动机与所述逆变器、所述高压电池包均电连接，用于驱动所述混合动力汽车移动。

10.如权利要求8所述的混合动力汽车，其特征在于，所述混合动力汽车上还设有飞行器收纳舱，所述混合动力汽车还包括收纳舱控制器，所述收纳舱控制器与低压电池包电连接，所述收纳舱控制器用于控制所述飞行器收纳舱的开闭。